(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮行程において気筒内に燃料を噴射する圧縮行程噴射と、当該圧縮行程噴射に先立って行われる燃料噴射とによって、前記気筒内に成層混合気を生成し、当該成層混合気のうちの点火プラグ付近の混合気を、当該点火プラグによる火花点火により燃焼させ、当該燃焼した混合気を火種として、前記気筒内の前記点火プラグ付近以外の部位における混合気を自己着火燃焼させる火種自己着火燃焼モードで運転されるとともに、前記気筒内に残留する既燃ガスの量である内部ＥＧＲガス量が変更される内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の燃焼状態を表す燃焼状態パラメータを検出する燃焼状態パラメータ検出手段と、
前記燃焼状態パラメータの目標値を設定する目標値設定手段と、
前記内部ＥＧＲガス量を制御するためのＥＧＲ制御パラメータを、前記検出された燃焼状態パラメータが前記設定された目標値に収束するように、所定のフィードバック制御アルゴリズムを用いて算出するＥＧＲ制御パラメータ算出手段と、
前記圧縮行程噴射の噴射時期を制御するための噴射時期制御パラメータを、前記燃焼状態パラメータが前記目標値に収束するように、前記目標値と前記燃焼状態パラメータとの偏差に応じた噴射時期制御用の比例項および積分項を用いて算出する噴射時期制御パラメータ算出手段と、
前記点火プラグの点火時期を制御するための点火時期制御パラメータを、前記燃焼状態パラメータが前記目標値に収束するように、前記目標値と前記燃焼状態パラメータとの偏差に応じた点火時期制御用の比例項および積分項を用いて算出する点火時期制御パラメータ算出手段と、
前記噴射時期制御パラメータおよび前記点火時期制御パラメータの双方を、それぞれの所定の制限値に制限する制限手段と、を備え、
当該制限手段により前記噴射時期制御パラメータおよび前記点火時期制御パラメータの双方が制限されているときに、前記噴射時期制御パラメータ算出手段および前記点火時期制御パラメータ算出手段は、前記算出された噴射時期制御パラメータおよび点火時期制御パラメータと、前記それぞれの制限値との偏差を表す偏差パラメータにさらに応じて、前記噴射時期制御用および前記点火時期制御用の積分項をそれぞれ算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関の出力を表す出力パラメータを検出する出力パラメータ検出手段と、
当該検出された出力パラメータに応じて、前記制限値を設定する制限値設定手段と、をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
圧縮行程において気筒内に燃料を噴射する圧縮行程噴射と、当該圧縮行程噴射に先立って行われる燃料噴射とによって、前記気筒内に成層混合気を生成し、当該成層混合気のうちの点火プラグ付近の混合気を、当該点火プラグによる火花点火により燃焼させ、当該燃焼した混合気を火種として、前記気筒内の前記点火プラグ付近以外の部位における混合気を自己着火燃焼させる火種自己着火燃焼モードで運転されるとともに、前記気筒内に残留する既燃ガスの量である内部ＥＧＲガス量が変更される内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の燃焼状態を表す燃焼状態パラメータを検出する燃焼状態パラメータ検出手段と、
前記燃焼状態パラメータの目標値を設定する目標値設定手段と、
当該設定された目標値と前記検出された燃焼状態パラメータとの偏差を算出する偏差算出手段と、
前記内部ＥＧＲガス量を制御するためのＥＧＲ制御パラメータを、前記燃焼状態パラメータが前記目標値に収束するように、前記算出された偏差に応じて算出するＥＧＲ制御パラメータ算出手段と、
前記圧縮行程噴射の噴射時期を制御するための噴射時期制御パラメータを、前記燃焼状態パラメータが前記目標値に収束するように、前記算出された偏差に応じて算出する噴射時期制御パラメータ算出手段と、
前記点火プラグの点火時期を制御するための点火時期制御パラメータを、前記燃焼状態パラメータが前記目標値に収束するように、前記算出された偏差に応じて算出する点火時期制御パラメータ算出手段と、
前記噴射時期制御パラメータおよび前記点火時期制御パラメータの双方を制限する制限手段と、
前記ＥＧＲ制御パラメータに対する前記偏差の重みを、前記噴射時期制御パラメータに対する前記偏差の重み、および前記点火時期制御パラメータに対する前記偏差の重みよりも大きな値に設定する重み設定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気筒内に生成された成層混合気のうちの点火プラグ付近の混合気を、点火プラグによる火花点火により燃焼させるとともに、これを火種として、気筒内の点火プラグ付近以外の部位における混合気を自己着火燃焼させる火種自己着火燃焼モードで運転される内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の内燃機関の制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この内燃機関は、気筒内に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁を有しており、火種自己着火燃焼モードで運転されるとともに、その排気弁のリフトおよびバルブタイミングを無段階に変更可能に構成されている。この火種自己着火燃焼モードでは、筒内燃料噴射弁による燃料噴射が吸気行程と圧縮行程に行われることによって、成層混合気が気筒内に生成されるとともに、気筒内における点火プラグ付近の混合気を、点火プラグの火花点火によって燃焼させ、これを火種として、気筒内の点火プラグの付近以外の部位における混合気が、自己着火燃焼する。また、制御装置では、火種自己着火燃焼モードの実行中、気筒内に残留する既燃ガスの量である内部ＥＧＲガス量と、点火プラグによる点火時期と、筒内燃料噴射弁による燃料の噴射時期が、次のように制御される。
【０００３】
すなわち、内部ＥＧＲガス量の目標値が、内燃機関に要求される要求トルクおよび内燃機関の回転数に応じたマップ検索によって算出されるとともに、算出された目標値に応じて、排気弁のリフトおよびバルブタイミングを制御することにより、内部ＥＧＲガス量が目標値に制御される。また、点火時期は、気筒内の点火プラグ付近以外の他の部位における混合気を自己着火燃焼させるのに最適な値に制御される。さらに、吸気行程および圧縮行程における燃料の噴射時期は、各行程に噴射される燃料量および内燃機関の回転数に応じたマップ検索によって算出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１６３８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
火種自己着火燃焼モードでは、気筒内の混合気を自己着火燃焼させるため、この自己着火燃焼を適切に行うべく、気筒内の温度を適正な温度に制御するために、内部ＥＧＲガス量を適切に制御する必要がある。また、火種自己着火燃焼モードでは、点火プラグ付近の混合気を点火プラグの火花点火により燃焼させるとともに、これを火種として、点火プラグ付近以外の部位の混合気を自己着火燃焼させるため、この自己着火燃焼を適切に行うべく、火種を適切に生成するために、圧縮行程における燃料の噴射時期と、点火プラグの点火時期を適切に制御する必要がある。
【０００６】
これに対して、上述した従来の制御装置では、火種自己着火燃焼モードにおいて、内部ＥＧＲガス量は、内燃機関の回転数などに応じたマップ検索で算出された目標値に基づいて、内燃機関の実際の燃焼状態とは無関係に制御される。また、圧縮行程における燃料の噴射時期および点火時期も、内部ＥＧＲガス量と同様、内燃機関の実際の燃焼状態とは無関係に制御される。以上から、従来の制御装置では、内部ＥＧＲガス量、圧縮行程における燃料の噴射時期および点火時期を、火種自己着火燃焼モードに適した値に制御できず、その結果、内燃機関の良好な燃焼状態を得ることができないおそれがあり、この点で改善の余地がある。
【０００７】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、火種自己着火燃焼モードにおいて、内部ＥＧＲガス量、圧縮行程噴射の噴射時期および点火プラグの点火時期を適切に制御することができ、それにより、良好な燃焼状態を得ることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、圧縮行程において気筒３ａ内に燃料を噴射する圧縮行程噴射と、圧縮行程噴射に先立って行われる燃料噴射とによって、気筒３ａ内に成層混合気を生成し、成層混合気のうちの点火プラグ１０付近の混合気を、点火プラグ１０による火花点火により燃焼させ、燃焼した混合気を火種として、気筒３ａ内の点火プラグ１０付近以外の部位における混合気を自己着火燃焼させる火種自己着火燃焼モードで運転されるとともに、気筒３ａ内に残留する既燃ガスの量である内部ＥＧＲガス量が変更される内燃機関の制御装置１であって、内燃機関３の燃焼状態を表す燃焼状態パラメータ（実施形態における（以下、本項において同じ）最大筒内圧角θＰＭＡＸ）を検出する燃焼状態パラメータ検出手段（クランク角センサ３１、筒内圧センサ３４、ＥＣＵ２、ステップ１）と、燃焼状態パラメータの目標値（目標角θＰＣＭＤ）を設定する目標値設定手段（ＥＣＵ２、ステップ２）と、内部ＥＧＲガス量を制御するためのＥＧＲ制御パラメータ（Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｅｇｒ）を、検出された燃焼状態パラメータが設定された目標値に収束するように、所定のフィードバック制御アルゴリズムを用いて算出するＥＧＲ制御パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、ステップ１２〜１８）と、圧縮行程噴射の噴射時期を制御するための噴射時期制御パラメータ（Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉ）を、燃焼状態パラメータが目標値に収束するように、目標値と燃焼状態パラメータとの偏差（筒内圧角偏差ＤＥθ）に応じた噴射時期制御用の比例項Ｐ＿ｔｉおよび積分項Ｉ＿ｔｉを用いて算出する噴射時期制御パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、ステップ３２〜４０、４７）と、点火プラグ１０の点火時期を制御するための点火時期制御パラメータ（Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｉｇ）を、燃焼状態パラメータが目標値に収束するように、目標値と燃焼状態パラメータとの偏差に応じた点火時期制御用の比例項Ｐ＿ｉｇおよび積分項Ｉ＿ｉｇを用いて算出する点火時期制御パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、ステップ５２〜６０、６７）と、噴射時期制御パラメータおよび点火時期制御パラメータの双方を、それぞれの所定の制限値（上限値ＨＩＬＭＴ＿ｔｉ、上限値ＨＩＬＭＴ＿ｉｇ、下限値ＬＯＬＭＴ＿ｔｉ、下限値ＬＯＬＭＴ＿ｉｇ）に制限する制限手段（ＥＣＵ２、ステップ４３〜４７、６３〜６７）と、を備え、制限手段により噴射時期制御パラメータおよび点火時期制御パラメータの双方が制限されているときに、噴射時期制御パラメータ算出手段および点火時期制御パラメータ算出手段は、算出された噴射時期制御パラメータおよび点火時期制御パラメータと、それぞれの制限値との偏差を表す偏差パラメータ（補正項偏差ＤＦＢＺ＿ｔｉ、補正項偏差ＤＦＢＺ＿ｉｇ）にさらに応じて、噴射時期制御用および点火時期制御用の積分項Ｉ＿ｔｉ、Ｉ＿ｉｇをそれぞれ算出する（ステップ４４、４６、４９、３６〜３９、６４、６６、６９、５６〜５９）ことを特徴とする。
【０００９】
内燃機関は、火種自己着火燃焼モードによって運転されるように構成されており、この制御装置によれば、内燃機関の燃焼状態を表す燃焼状態パラメータが、燃焼状態パラメータ検出手段によって検出されるとともに、燃焼状態パラメータの目標値が、目標値設定手段によって設定される。また、内部ＥＧＲガス量を制御するためのＥＧＲ制御パラメータが、検出された燃焼状態パラメータを設定された目標値に収束させるように、所定のフィードバック制御アルゴリズムを用い、ＥＧＲ制御パラメータ算出手段によって算出される。
【００１０】
さらに、圧縮行程噴射の噴射時期を制御するための噴射時期制御パラメータ、および、点火プラグの点火時期を制御するための点火時期制御パラメータが、燃焼状態パラメータを目標値に収束させるように、噴射時期制御パラメータ算出手段および点火時期制御パラメータ算出手段によってそれぞれ算出される。以上のように、内部ＥＧＲガス量、圧縮行程噴射の噴射時期および点火時期をそれぞれ制御するためのＥＧＲ制御パラメータ、噴射時期制御パラメータおよび点火時期制御パラメータがいずれも、検出された燃焼状態パラメータを目標値に収束させるように、算出される。したがって、火種自己着火燃焼モードにおいて、内部ＥＧＲガス量、圧縮行程噴射の噴射時期および点火プラグの点火時期を、内燃機関の実際の燃焼状態に応じて適切に制御することができ、それにより、内燃機関の良好な燃焼状態を得ることができる。
【００１１】
また、噴射時期制御パラメータが、目標値と燃焼状態パラメータとの偏差に応じた噴射時期制御用の比例項および積分項を用いて、いわゆるＰＩ制御アルゴリズムを用いて算出され、点火時期制御パラメータも、目標値と燃焼状態パラメータとの偏差に応じた点火時期制御用の比例項および積分項を用いて、いわゆるＰＩ制御アルゴリズムを用いて算出される。圧縮行程噴射の噴射時期および点火時期は、内部ＥＧＲガス量と異なり、混合気の燃焼に対して直接的かつ大きな影響を及ぼすことから、圧縮行程噴射の噴射時期および点火時期をそれぞれ制御するための噴射時期制御パラメータおよび点火時期制御パラメータが、目標値と燃焼状態パラメータとの偏差に応じたＰＩ制御アルゴリズムによって過度に補正されると、内燃機関の燃費および排ガス特性が悪化する可能性がある。
【００１２】
上述した構成によれば、制限手段によって、噴射時期制御パラメータおよび点火時期制御パラメータの双方が、それぞれの所定の制限値に制限されるとともに、この制限中、制限された噴射時期制御パラメータおよび点火時期制御パラメータが用いられる。これにより、過度に補正された噴射時期制御パラメータおよび点火時期制御パラメータが用いられるのを防止でき、したがって、内燃機関の良好な燃費および排ガス特性を得ることができる。また、ＥＧＲ制御パラメータについては、制限手段による制限にかかわらず、燃焼状態パラメータおよび目標値に応じた値を用いるので、内燃機関の良好な燃焼状態を確保することができる。
【００１３】
さらに、噴射時期制御パラメータおよび点火時期制御パラメータは、噴射時期制御用および点火時期制御用の積分項を用いてそれぞれ算出されるので、制限手段による制限中に、目標値と燃焼状態パラメータとの偏差が累積されることによって、制限された噴射時期制御パラメータおよび点火時期制御パラメータの積分項が飽和する可能性がある。その場合には、制限手段による制限が終了したときに、積分項が飽和状態にあることによって、圧縮行程噴射の噴射時期および点火時期を、燃焼状態パラメータおよび目標値に応じて適切に制御することができない。
【００１４】
上述した構成によれば、制限手段による制限中に、噴射時期制御用および点火時期制御用の積分項を、目標値と燃焼状態パラメータとの偏差のみではなく、噴射時期制御パラメータおよび点火時期制御パラメータと、それぞれの制限値との偏差を表す偏差パラメータにさらに応じてそれぞれ算出するので、各積分項の飽和を防止することができる。したがって、制限手段による制限が終了したときに、圧縮行程噴射の噴射時期および点火時期の双方を、燃焼状態パラメータおよび目標値に応じて適切に制御することができ、ひいては、内燃機関の良好な燃焼状態を得ることができる。同じ理由により、制限手段による制限中に、算出される噴射時期制御パラメータおよび点火時期制御パラメータの双方を制限値に漸近させることができるので、この制限を迅速に終了させることができる。
【００１５】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置１において、内燃機関３の出力を表す出力パラメータ（エンジン回転数ＮＥ、図示平均有効圧力ＩＭＥＰ）を検出する出力パラメータ検出手段（クランク角センサ３１、筒内圧センサ３４、ＥＣＵ２、ステップ３）と、検出された出力パラメータに応じて、噴射時期制御用および点火時期制御用の制限値を設定する制限値設定手段（ＥＣＵ２、ステップ４１、４２、６１、６２）と、をさらに備えることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、内燃機関の出力を表す出力パラメータが、出力パラメータ検出手段によって検出されるとともに、検出された出力パラメータに応じ、制限値設定手段によって、制限値が設定される。これにより、噴射時期制御パラメータおよび点火時期制御パラメータの双方の制限を、そのときの内燃機関の実際の出力に応じて適切に行うことができる。
【００１７】
前記目的を達成するため、請求項３に係る発明は、圧縮行程において気筒３ａ内に燃料を噴射する圧縮行程噴射と、圧縮行程噴射に先立って行われる燃料噴射とによって、気筒３ａ内に成層混合気を生成し、成層混合気のうちの点火プラグ１０付近の混合気を、点火プラグ１０による火花点火により燃焼させ、燃焼した混合気を火種として、気筒３ａ内の点火プラグ１０付近以外の部位における混合気を自己着火燃焼させる火種自己着火燃焼モードで運転されるとともに、気筒３ａ内に残留する既燃ガスの量である内部ＥＧＲガス量が変更される内燃機関の制御装置１であって、内燃機関３の燃焼状態を表す燃焼状態パラメータ（実施形態における（以下、本項において同じ）最大筒内圧角θＰＭＡＸ）を検出する燃焼状態パラメータ検出手段（クランク角センサ３１、筒内圧センサ３４、ＥＣＵ２、ステップ１）と、燃焼状態パラメータの目標値（目標角θＰＣＭＤ）を設定する目標値設定手段（ＥＣＵ２、ステップ２）と、設定された目標値と検出された燃焼状態パラメータとの偏差（筒内圧角偏差ＤＥθ）を算出する偏差算出手段（ＥＣＵ２、ステップ１２、３２、５２）と、内部ＥＧＲガス量を制御するためのＥＧＲ制御パラメータ（Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｅｇｒ）を、燃焼状態パラメータが目標値に収束するように、算出された偏差に応じて算出するＥＧＲ制御パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、ステップ１３〜１８）と、圧縮行程噴射の噴射時期を制御するための噴射時期制御パラメータ（Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉ）を、燃焼状態パラメータが目標値に収束するように、算出された偏差に応じて算出する噴射時期制御パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、ステップ３３〜４０、４７）と、点火プラグ１０の点火時期を制御するための点火時期制御パラメータ（Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｉｇ）を、燃焼状態パラメータが目標値に収束するように、算出された偏差に応じて算出する点火時期制御パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、ステップ５３〜６０、６７）と、噴射時期制御パラメータおよび点火時期制御パラメータの双方を制限する制限手段（ＥＣＵ２、ステップ４３〜４７、６３〜６７）と、ＥＧＲ制御パラメータに対する偏差の重み（重み係数ＫＷ＿ｅｇｒ）を、噴射時期制御パラメータに対する偏差の重み（重み係数ＫＷ＿ｔｉ）、および点火時期制御パラメータに対する偏差の重み（重み係数ＫＷ＿ｉｇ）よりも大きな値に設定する重み設定手段（ＥＣＵ２、ステップ３３、５３）と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
内燃機関は、火種自己着火燃焼モードによって運転されるように構成されており、この制御装置によれば、内燃機関の燃焼状態を表す燃焼状態パラメータが、燃焼状態パラメータ検出手段によって検出されるとともに、燃焼状態パラメータの目標値が、目標値設定手段によって設定される。また、設定された目標値と、検出された燃焼状態パラメータとの偏差が、偏差算出手段によって算出される。さらに、内部ＥＧＲガス量を制御するためのＥＧＲ制御パラメータが、燃焼状態パラメータを目標値に収束させるように、算出された偏差に応じ、ＥＧＲ制御パラメータ算出手段によって算出される。また、圧縮行程噴射の噴射時期を制御するための噴射時期制御パラメータ、および、点火プラグの点火時期を制御するための点火時期制御パラメータが、燃焼状態パラメータを目標値に収束させるように、算出された偏差に応じ、噴射時期制御パラメータ算出手段および点火時期制御パラメータ算出手段によってそれぞれ算出される。
【００１９】
以上のように、内部ＥＧＲガス量、圧縮行程噴射の噴射時期および点火時期をそれぞれ制御するためのＥＧＲ制御パラメータ、噴射時期制御パラメータおよび点火時期制御パラメータが、検出された燃焼状態パラメータを目標値に収束させるように、算出される。したがって、火種自己着火燃焼モードにおいて、内部ＥＧＲガス量、圧縮行程噴射の噴射時期および点火プラグの点火時期を、内燃機関の実際の燃焼状態に応じて適切に制御することができ、それにより、内燃機関の良好な燃焼状態を得ることができる。
【００２０】
また、請求項１の説明で述べたように、圧縮行程噴射の噴射時期および点火時期は、内部ＥＧＲガス量と異なり、混合気の燃焼に対して直接的かつ大きな影響を及ぼす。このため、圧縮行程噴射の噴射時期および点火時期をそれぞれ制御するための噴射時期制御パラメータおよび点火時期制御パラメータが、偏差に応じて過度に補正されると、内燃機関の燃費および排ガス特性が悪化する可能性がある。
【００２１】
上述した構成によれば、制限手段によって、噴射時期制御パラメータおよび点火時期制御パラメータの双方が制限されるとともに、この制限中、制限された噴射時期制御パラメータおよび点火時期制御パラメータが用いられる。これにより、過度に補正された噴射時期制御パラメータおよび点火時期制御パラメータが用いられるのを防止でき、したがって、内燃機関の良好な燃費および排ガス特性を得ることができる。また、ＥＧＲ制御パラメータについては、制限手段による制限にかかわらず、偏差に応じた値を用いるので、内燃機関の良好な燃焼状態を確保することができる。
【００２２】
さらに、火種自己着火燃焼モードでは、気筒内の温度が上昇することによって混合気が自己着火燃焼することから、混合気を適切に自己着火燃焼させるには、内部ＥＧＲガス量の制御により気筒内の温度を火種自己着火燃焼モードに適した温度に制御することが、非常に重要である。上述した構成によれば、重み設定手段によって、ＥＧＲ制御パラメータに対する偏差の重みが、噴射時期制御パラメータに対する偏差の重み、および点火時期制御パラメータに対する偏差の重みよりも大きな値に設定される。これにより、火種自己着火燃焼モードにおいて重要なパラメータである内部ＥＧＲガス量を制御するためのＥＧＲ制御パラメータに、目標値と燃焼状態パラメータとの偏差を十分に反映させることができるので、内燃機関の良好な燃焼状態を確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態による制御装置が適用された内燃機関を概略的に示す図である。
【図２】制御装置のＥＣＵなどを示すブロック図である。
【図３】図１に示す排気側動弁機構の動作を説明するための、排気弁のバルブリフト曲線を示す図である。
【図４】ＥＣＵによって実行されるパラメータ算出処理を示すフローチャートである。
【図５】ＥＣＵによって実行される内部ＥＧＲ制御処理を示すフローチャートである。
【図６】ＥＣＵによって実行される燃料噴射時期の制御を説明するためのブロック図である。
【図７】ＥＣＵによって実行される燃料噴射時期の制御に用いられるマップの一例である。
【図８】ＥＣＵによって実行される噴射時期制御処理を示すフローチャートである。
【図９】図８に示す処理の続きを示すフローチャートである。
【図１０】ＥＣＵによって実行される点火時期制御処理を示すフローチャートである。
【図１１】図９に示す処理の続きを示すフローチャートである。
【図１２】図１０に示す処理で用いられるマップの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１に示す内燃機関（以下「エンジン」という）３は、４サイクルタイプのガソリンエンジンであり、車両（図示せず）に搭載されている。エンジン３の気筒３ａには、ピストン３ｂが設けられており、気筒３ａ内における、ピストン３ｂとシリンダヘッド３ｃの間に、燃焼室３ｄが形成されている。また、エンジン３は、気筒３ａに吸気を吸入するための吸気弁４と、気筒３ａから既燃ガスを排出するための排気弁５と、吸気弁４を駆動するための吸気側動弁機構６と、排気弁５を駆動するための排気側動弁機構７を備えている。
【００２５】
この吸気側動弁機構６は、通常のカム駆動式のものであり、エンジン３のクランクシャフト３ｅに連結された吸気カムや、吸気ロッカアーム（いずれも図示せず）を有している。吸気側動弁機構６では、クランクシャフト３ｅの回転に伴って回転する吸気カムの回転力が、吸気ロッカアームを介して吸気弁４に伝達され、それにより、吸気弁４が開閉される。
【００２６】
また、排気側動弁機構７は、排気弁５のバルブタイミングを無段階に変更可能な可変動弁機構で構成されており、エンジン３のクランクシャフト３ｅに連結された排気カムと、排気ロッカアームと、排気カム位相可変機構を有している。排気側動弁機構７では、クランクシャフト３ｅの回転に伴って回転する排気カムの回転力が、排気ロッカアームを介して排気弁５に伝達され、それにより、排気弁５が開閉される。
【００２７】
さらに、排気カム位相可変機構は、クランクシャフト３ｅに対する排気カムの位相（以下「排気カム位相」という）ＣＡＥＸを無段階に進角側または遅角側に変更するものである。その構成は、本出願人が特開２００５−３１５１６１号公報で既に提案したものと同様であるので、以下、その概略を簡単に説明する。
【００２８】
この排気カム位相可変機構は、電磁弁７ａ（図２参照）と、これを介して油圧が供給される進角室および遅角室（いずれも図示せず）などで構成されている。図２に示すように、この電磁弁７ａは、制御装置１の後述するＥＣＵ２に接続されており、ＥＣＵ２からの位相制御入力Ｕ＿ＣＡＥＸに応じて、進角室および遅角室に供給する油圧を変化させる。これにより、排気カム位相ＣＡＥＸが、所定の最遅角値と所定の最進角値との間で無段階に変化し、その結果、排気弁５のバルブタイミングが、図３に実線で示す最遅角タイミングと２点鎖線で示す最進角タイミングとの間で、無段階に変更される。
【００２９】
以上の構成により、排気側動弁機構７では、位相制御入力Ｕ＿ＣＡＥＸが電磁弁７ａに入力されることにより、排気弁５の閉弁タイミングが無段階に変更されることによって、気筒３ａ内に残留する既燃ガスの量、すなわち内部ＥＧＲガス量が制御される。
【００３０】
また、エンジン３の本体には、クランク角センサ３１および水温センサ３２が設けられている。このクランク角センサ３１は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、クランクシャフト３ｅの回転に伴い、いずれもパルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３１】
このＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば１゜）毎に１パルスが出力され、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、ピストン３ｂが吸気行程のＴＤＣ位置よりも若干手前の所定のクランク角度位置にあることを表す信号である。ＥＣＵ２は、これらのＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号に応じて、クランクシャフト３ｅの回転角度位置であるクランク角度位置を算出する。
【００３２】
また、水温センサ３２は、サーミスタで構成されており、エンジン３のシリンダブロック内を循環する冷却水の温度であるエンジン水温ＴＷを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３３】
さらに、エンジン３には、カム角センサ３３（図２参照）が設けられている。このカム角センサ３３は、排気カムの回転に伴い、パルス信号であるＥＸＣＡＭ信号を所定のカム角（例えば１゜）ごとにＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＥＸＣＡＭ信号およびＣＲＫ信号に基づき、排気カム位相ＣＡＥＸを算出する。
【００３４】
また、エンジン３のシリンダヘッド３ｃには、気筒３ａ内に吸気を導入するための吸気通路８が接続されており、吸気通路８には、これを開閉するためのスロットル弁９が設けられている。このスロットル弁９の開度は、ＥＣＵ２からの制御入力信号によって変更され、それにより、吸入空気量が制御される。
【００３５】
さらに、エンジン３は、点火プラグ１０、ポート燃料噴射弁１１および筒内燃料噴射弁１２を備えている。ポート燃料噴射弁１１は、吸気ポート８ａ内に燃料を噴射するように、吸気通路８におけるインテークマニホールドの分岐部に取り付けられており、筒内燃料噴射弁１２は、気筒３ａ内に燃料を直接噴射するように、シリンダヘッド３ｃに取り付けられている。
【００３６】
これらの点火プラグ１０、ポート燃料噴射弁１１および筒内燃料噴射弁１２はいずれも、ＥＣＵ２に電気的に接続されており、点火プラグ１０による混合気の点火時期と、ポート燃料噴射弁１１による燃料噴射量および燃料噴射時期と、筒内燃料噴射弁１２による燃料噴射量および燃料噴射時期は、ＥＣＵ２によって制御される。
【００３７】
また、点火プラグ１０には、圧電素子で構成された筒内圧センサ３４が一体に取り付けられている。筒内圧センサ３４は、気筒３ａ内の圧力（以下「筒内圧」という）ＰＣＹＬを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。
【００３８】
ＥＣＵ２にはさらに、アクセル開度センサ３５から、車両のアクセルペダル（図示せず）の操作量であるアクセル開度ＡＰを表す検出信号が出力される。
【００３９】
ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ３１〜３５の検出信号などに基づいて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、その判別結果に応じて、エンジン３の燃焼モードとして、火種自己着火燃焼モードまたは均質火炎伝搬燃焼モードを選択的に実行する。
【００４０】
具体的には、算出されたエンジン回転数ＮＥと、エンジン３に要求される要求トルクＴＲＥＱで表されるエンジン３の運転領域が、所定の低〜中回転域にあり、かつ所定の低〜中負荷域にあるときには、火種自己着火燃焼モードを実行するとともに、それ以外のときには、均質火炎伝搬燃焼モードを実行する。この要求トルクＴＲＥＱは、エンジン回転数ＮＥと、検出されたアクセル開度ＡＰに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって算出される。また、検出されたエンジン水温ＴＷが下限温度よりも低いときには、エンジン３の運転領域にかかわらず、均質火炎伝搬燃焼モードが強制的に実行される。
【００４１】
この均質火炎伝搬燃焼モードでは、排気行程から吸気行程までの所定の期間において、ポート燃料噴射弁１１による燃料噴射を行い、それにより、均質な混合気が気筒３ａ内に生成される。そして、この混合気を、点火プラグ１０による火花点火によって火炎伝搬燃焼させる。
【００４２】
また、火種自己着火燃焼モードでは、排気行程から吸気行程までの所定の期間において、ポート燃料噴射弁１１による燃料噴射を行い、それにより、理論空燃比よりもリーンな混合気が、気筒３ａ内に生成される。次いで、圧縮行程において、筒内燃料噴射弁１２による燃料噴射を行い、それにより、気筒３ａ内における点火プラグ１０の付近に、他の部位よりもリッチな混合気が生成される。以上のポート燃料噴射弁１１および筒内燃料噴射弁１２による燃料噴射によって、気筒３ａ内に成層混合気が生成される。次に、点火プラグ１０付近の混合気を、点火プラグ１０による火花点火で燃焼させ、これを火種として、他の部位におけるリーンな混合気を自己着火燃焼させる。
【００４３】
以下、火種自己着火燃焼モード中にＥＣＵ２によって実行される各種の処理について説明する。まず、図４を参照しながら、制御パラメータ算出処理について説明する。本処理は、後述する各種の処理で用いられるパラメータを算出するためのものであり、前述したＣＲＫ信号の発生に同期して実行される。
【００４４】
まず、図４のステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、検出された筒内圧ＰＣＹＬと、算出されたクランク角度位置に応じて、最大筒内圧角θＰＭＡＸを算出する。この最大筒内圧角θＰＭＡＸは、所定の最大筒内圧角算出区間において、筒内圧ＰＣＹＬが最大値を示すクランク角度位置として算出される。この最大圧角算出区間は、混合気の着火タイミングを起点とし、これよりも所定値分、遅角側のクランク角度位置ＣＡを終点とする区間である。
【００４５】
次いで、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＴＲＥＱに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、目標角θＰＣＭＤを算出する（ステップ２）。この目標角θＰＣＭＤは、上述した最大筒内圧角θＰＭＡＸの目標値であり、上記のマップでは、エンジン３の良好な燃焼状態が得られるような値に設定されている。次に、筒内圧ＰＣＹＬに応じて、エンジン３の図示平均有効圧力ＩＭＥＰを算出し（ステップ３）、本処理を終了する。この図示平均有効圧力ＩＭＥＰは、例えば、本出願人が特開２００６−５２６４７号公報に開示した手法によって算出される。
【００４６】
次に、図５を参照しながら、内部ＥＧＲ制御処理について説明する。本処理は、火種自己着火燃焼モードにおいて混合気を適切に自己着火燃焼させるべく、気筒３ａ内の温度を適正な温度に制御するために、前述した内部ＥＧＲガス量を制御するものである。また、本処理は、前述したＴＤＣ信号の発生に同期して実行される。
【００４７】
まず、図５のステップ１１では、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＴＲＥＱに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、基本ＥＧＲガス量ＥＧＲＢＡＳＥを算出する。次いで、図４のステップ２で算出された目標角θＰＣＭＤから、ステップ１で算出された最大筒内圧角θＰＭＡＸを減算することによって、筒内圧角偏差ＤＥθを算出する（ステップ１２）。次に、ステップ１２で算出された筒内圧角偏差ＤＥθに、重み係数ＫＷ＿ｅｇｒを乗算することによって、補正後偏差ＣＤＥθ＿ｅｇｒを算出する（ステップ１３）。この重み係数ＫＷ＿ｅｇｒは、所定の一定値、例えば値１．０に設定されている。これにより、本実施形態では、補正後偏差ＣＤＥθ＿ｅｇｒは、筒内圧角偏差ＤＥθと同じ値に算出される。
【００４８】
続くステップ１４以降では、最大筒内圧角θＰＭＡＸを目標角θＰＣＭＤに収束させるようにフィードバック（以下「Ｆ／Ｂ」という）制御するためのＦ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｅｇｒを、算出された補正後偏差ＣＤＥθ＿ｅｇｒに応じて算出する。まず、ステップ１４では、ステップ１３で算出された補正後偏差ＣＤＥθ＿ｅｇｒに、所定の比例項ゲインＫＰ＿ｅｇｒを乗算することによって、比例項Ｐ＿ｇｅｒを算出する。
【００４９】
次いで、そのときに得られている筒内圧角偏差積分値ＩＤＥθを、その前回値ＩＤＥθＺとしてシフトする（ステップ１５）とともに、設定された筒内圧角偏差積分値の前回値ＩＤＥθＺに、補正後偏差ＣＤＥθ＿ｅｇｒを加算することによって、筒内圧角偏差積分値の今回値ＩＤＥθを算出する（ステップ１６）。次に、ステップ１６で算出された筒内圧角偏差積分値ＩＤＥθに、所定の積分項ゲインＫＩ＿ｅｇｒを乗算することによって、積分項Ｉ＿ｅｇｒを算出する（ステップ１７）。
【００５０】
次いで、上記ステップ１４で算出された比例項Ｐ＿ｅｇｒと、ステップ１７で算出された積分項Ｉ＿ｅｇｒとの和を、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｅｇｒとして算出する（ステップ１８）。以上のように、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｅｇｒは、補正後偏差ＣＤＥθ＿ｅｇｒに応じ、ＰＩ制御アルゴリズムによって算出される。
【００５１】
次に、上記ステップ１８で算出されたＦ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｅｇｒを、前記ステップ１１で算出された基本ＥＧＲガス量ＥＧＲＢＡＳＥに加算することによって、目標ＥＧＲガス量ＥＧＲＣＭＤを算出する（ステップ１９）。次いで、算出した目標ＥＧＲガス量ＥＧＲＣＭＤとエンジン回転数ＮＥに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、排気カム位相ＣＡＥＸの目標となる目標カム位相ＣＡＥＸＣＭＤを算出する（ステップ２０）。次に、算出した目標カム位相ＣＡＥＸＣＭＤと検出された実際の排気カム位相ＣＡＥＸに応じ、位相制御入力Ｕ＿ＣＡＥＸを算出し（ステップ２１）、本処理を終了する。
【００５２】
このステップ２１により位相制御入力Ｕ＿ＣＡＥＸが算出されると、算出された位相制御入力Ｕ＿ＣＡＥＸに応じて電磁弁７ａが駆動される。これにより、最大筒内圧角θＰＭＡＸが目標角θＰＣＭＤに収束するように、ＥＧＲガス量が目標ＥＧＲガス量ＥＧＲＣＭＤに制御される。
【００５３】
次に、火種自己着火燃焼モードにおける筒内燃料噴射弁１２による燃料噴射時期（以下「筒内噴射時期」という）の制御について説明する。筒内噴射時期は、上述した内部ＥＧＲガス量の場合と同様、最大筒内圧角θＰＭＡＸを目標角θＰＣＭＤに収束させるようにＦ／Ｂ制御するために、後述するＦ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉに応じて算出される。このＦ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉの算出手法は、内部ＥＧＲガス量を制御するためのＦ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｅｇｒのそれと異なっているため、以下、この点について説明する。
【００５４】
図６は、上記のＦ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉを算出するためのＦ／Ｂ補正項算出部を示すブロック図であり、このＦ／Ｂ補正項算出部は、ＥＣＵ２によって構成されている。図６に示すように、Ｆ／Ｂ補正項算出部は、第１乗算器２ａ、第２乗算器２ｂ、第３乗算器２ｃ、加算器２ｄ、第１減算器２ｅ、第２減算器２ｆ、積分器２ｇ、およびリミッタ２ｈを有している。
【００５５】
第１乗算器２ａには、第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｔｉが入力される。この第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｔｉは、筒内圧角偏差ＤＥθに重み係数ＫＷ＿ｔｉを乗算することによって算出される。この重み係数ＫＷ＿ｔｉは、筒内圧角偏差の絶対値｜ＤＥθ｜に応じ、図７に示すマップを検索することによって算出される。このマップでは、重み係数ＫＷ＿ｔｉは、筒内圧角偏差の絶対値｜ＤＥθ｜が値０のときには、値０に設定されるとともに、筒内圧角偏差の絶対値｜ＤＥθ｜が大きいほど、より大きな値に設定されている。また、重み係数ＫＷ＿ｔｉは、全体として、前述した目標ＥＧＲガス量ＥＧＲＣＭＤの算出に用いられる重み係数ＫＷ＿ｅｇｒよりも小さな値に設定されている。
【００５６】
また、第１乗算器２ａは、入力された第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｔｉに、所定の比例項ゲインＰ＿ｔｉを乗算することによって、比例項Ｐ＿ｔｉを算出するとともに、加算器２ｄに出力する。加算器２ｄには、第１乗算器２ａからの比例項Ｐ＿ｔｉに加え、後述する積分項Ｉ＿ｔｉが入力される。加算器２ｄは、入力された比例項項Ｐ＿ｔｉと積分項Ｉ＿ｔｉの和を、Ｆ／Ｂ補正項の暫定値ＦＢ＿ｔｉＴとして算出するとともに、リミッタ２ｈおよび第１減算器２ｅに出力する。
【００５７】
また、リミッタ２ｈには、加算器２ｄからの暫定値ＦＢ＿ｔｉＴに加え、エンジン回転数ＮＥおよび図示平均有効圧力ＩＭＥＰが入力される。リミッタ２ｈは、入力されたエンジン回転数ＮＥおよび図示平均有効圧力ＩＭＥＰに応じ、所定の上限値マップおよび下限値マップ（いずれも図示せず）を検索することによって、上限値ＨＩＬＭＴ＿ｔｉおよび下限値ＬＯＬＭＴ＿ｔｉをそれぞれ算出する。算出された上限値ＨＩＬＭＴ＿ｔｉおよび下限値ＬＯＬＭＴ＿ｔｉはそれぞれ、正値および負値である。
【００５８】
また、リミッタ２ｈは、算出された上限値ＨＩＬＭＴ＿ｔｉおよび下限値ＬＯＬＭＴ＿ｔｉに基づき、入力された暫定値ＦＢ＿ｔｉＴにリミット処理を施すことによって、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉを求めるとともに、第１減算器２ｅに出力する。この場合、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉは、ＦＢ＿ｔｉＴ＞ＨＩＬＭＴ＿ｔｉのときには上限値ＨＩＬＭＴ＿ｔｉに設定され、ＬＯＬＭＴ＿ｔｉ≦ＦＢ＿ｔｉＴ≦ＨＩＬＭＴ＿ｔｉのときには暫定値ＦＢ＿ｔｉＴに設定されるとともに、ＦＢ＿ｔｉＴ＜ＬＯＬＭＴ＿ｔｉのときには下限値ＬＯＬＭＴ＿ｔｉに設定される。
【００５９】
第１減算器２ｅは、入力された暫定値ＦＢ＿ｔｉＴから、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉを減算することによって、補正項偏差ＤＦＢＺ＿ｔｉを算出するとともに、第３乗算器２ｃに出力する。上述したリミッタ２ｈによるＦ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉの設定手法から明らかなように、補正項偏差ＤＦＢＺ＿ｔｉは、ＦＢ＿ｔｉＴ＞ＨＩＬＭＴ＿ｔｉのときには、暫定値ＦＢ＿ｔｉＴと上限値ＨＩＬＭＴ＿ｔｉとの偏差（ＦＢ＿ｔｉＴ−ＨＩＬＭＴ＿ｔｉ）に算出され、ＬＯＬＭＴ＿ｔｉ≦ＦＢ＿ｔｉＴ≦ＨＩＬＭＴ＿ｔｉのときには、値０に算出されるとともに、ＦＢ＿ｔｉＴ＜ＬＯＬＭＴ＿ｔｉのときには、暫定値ＦＢ＿ｔｉＴと下限値ＬＯＬＭＴ＿ｔｉとの偏差（ＦＢ＿ｔｉＴ−ＬＯＬＭＴ＿ｔｉ）に算出される。
【００６０】
第３乗算器２ｃは、入力された補正項偏差ＤＦＢＺ＿ｔｉに、比例項ゲインＰ＿ｔｉの逆数を乗算した値（以下「補正項偏差除算値ＤＦＢＺ＿ｔｉ／Ｐ＿ｔｉ」という）を、第２減算器２ｆに出力する。第２減算器２ｆには、この補正項偏差除算値ＤＦＢＺ＿ｔｉ／Ｐ＿ｔｉに加え、第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｔｉが入力される。第２減算器２ｆは、入力された第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｔｉから、補正項偏差除算値ＤＦＢＺ＿ｔｉ／Ｐ＿ｔｉを減算することによって、第２補正後偏差ＣＤＥθ２＿ｔｉを算出するとともに、積分器２ｇに出力する。
【００６１】
積分器２ｇは、入力された第２補正後偏差ＣＤＥθ２＿ｔｉを積分することによって、補正後偏差積分値ＩＣＤＥθ＿ｔｉを算出するとともに、第２乗算器２ｂに出力する。第２乗算器２ｂは、入力された補正後偏差積分値ＩＣＤＥθ＿ｔｉに、所定の積分項ゲインＫＩ＿ｔｉを乗算することによって、積分項Ｉ＿ｔｉを算出するとともに、加算器２ｄに出力する。
【００６２】
以上のように、Ｆ／Ｂ補正項の暫定値ＦＢ＿ｔｉＴに、リミッタ２ｈによるリミット処理を施すことによって、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉが、上限値ＨＩＬＭＴ＿ｔｉ以下で、かつ、下限値ＬＯＬＭＴ＿ｔｉ以上の値に制限される。また、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉがリミッタ２ｈにより制限されておらず、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉが暫定値ＦＢ＿ｔｉＴに設定されているときには、第１減算器２ｅによって算出される補正項偏差ＤＦＢＺ＿ｔｉは、値０になる。その結果、第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｔｉが、補正されずにそのまま第２補正後偏差ＣＤＥθ２＿ｔｉとして積分器２ｇに入力されるとともに、この第２補正後偏差ＣＤＥθ２＿ｔｉを用いて、積分項Ｉ＿ｔｉが算出される。以上の結果、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉが制限されていないときには、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉは、第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｔｉに応じたＰＩ制御アルゴリズムによって算出される。
【００６３】
一方、暫定値ＦＢ＿ｔｉＴが上限値ＨＩＬＭＴ＿ｔｉよりも大きいことにより、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉが上限値ＨＩＬＭＴ＿ｔｉに制限されているときには、補正項偏差ＤＦＢＺ＿ｔｉは、暫定値ＦＢ＿ｔｉＴと上限値ＨＩＬＭＴ＿ｔｉとの偏差（ＦＢ＿ｔｉＴ−ＨＩＬＭＴ＿ｔｉ）と等しくなる。その結果、第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｔｉが、補正項偏差除算値ＤＦＢＺ＿ｔｉ／ＫＰ＿ｔｉの減算により補正されることによって、第２補正後偏差ＣＤＥθ２＿ｔｉが算出されるとともに、この第２補正後偏差ＣＤＥθ２＿ｔｉを用いて、積分項Ｉ＿ｔｉが算出される。
【００６４】
また、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉが上限値ＨＩＬＭＴ＿ｔｉに制限されているときには、基本的には、最大筒内圧角θＰＭＡＸが目標角θＰＣＭＤよりも進角側にあり、それにより、筒内圧角偏差ＤＥθに重み係数ＫＷ＿ｔｉを乗算した第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｔｉは、正値になる。さらに、暫定値ＦＢ＿ｔｉＴは、最大筒内圧角θＰＭＡＸを遅角側の目標角θＰＣＭＤに収束させるために、比較的大きな正値になり、上限値ＨＩＬＭＴ＿ｔｉを上回る。この場合、暫定値ＦＢ＿ｔｉＴと上限値ＨＩＬＭＴ＿ｔｉとの偏差に基づいて算出される補正項偏差除算値ＤＦＢＺ＿ｔｉ／ＫＰ＿ｔｉは、正値になる。その結果、この補正項偏差除算値ＤＦＢＺ＿ｔｉ／ＫＰ＿ｔｉを第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｔｉから減算した第２補正後偏差ＣＤＥθ２＿ｔｉは、第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｔｉよりも小さくなる。これにより、第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｔｉをそのまま用いた場合と比較して、積分項Ｉ＿ｔｉがより小さな値に算出されることで、積分項Ｉ＿ｔｉの飽和（過大化）が防止されるとともに、暫定値ＦＢ＿ｔｉＴは、より小さな値に算出され、上限値ＨＩＬＭＴ＿ｔｉに漸近する。
【００６５】
一方、暫定値ＦＢ＿ｔｉＴが下限値ＬＯＬＭＴ＿ｔｉよりも小さいことにより、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉが下限値ＬＯＬＭＴ＿ｔｉに制限されているときには、補正項偏差ＤＦＢＺ＿ｔｉは、暫定値ＦＢ＿ｔｉＴと下限値ＬＯＬＭＴ＿ｔｉとの偏差（ＦＢ＿ｔｉＴ−ＨＩＬＭＴ＿ｔｉ）と等しくなる。その結果、第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｔｉが、補正項偏差除算値（ＤＦＢＺ＿ｔｉ／ＫＰ＿ｔｉ）の減算により補正されることによって、第２補正後偏差ＣＤＥθ２＿ｔｉが算出されるとともに、この第２補正後偏差ＣＤＥθ２＿ｔｉを用いて、積分項Ｉ＿ｔｉが算出される。
【００６６】
また、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉが下限値ＬＯＬＭＴ＿ｔｉに制限されているときには、基本的には、最大筒内圧角θＰＭＡＸが目標角θＰＣＭＤよりも遅角側であり、それにより、第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｔｉは、負値になる。さらに、暫定値ＦＢ＿ｔｉＴは、最大筒内圧角θＰＭＡＸを進角側の目標角θＰＣＭＤに収束させるために、絶対値が比較的大きな負値になり、下限値ＬＯＬＭＴ＿ｔｉを下回る。この場合、暫定値ＦＢ＿ｔｉＴと下限値ＬＯＬＭＴ＿ｔｉとの偏差に基づいて算出される補正項偏差除算値ＤＦＢＺ＿ｔｉ／ＫＰ＿ｔｉは、負値になる。その結果、この補正項偏差除算値ＤＦＢＺ＿ｔｉ／ＫＰ＿ｔｉを第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｔｉから減算した第２補正後偏差ＣＤＥθ２＿ｔｉは、その絶対値が、第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｔｉよりも小さくなる。これにより、第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｔｉをそのまま用いた場合と比較して、積分項Ｉ＿ｔｉは、その絶対値がより小さな値に算出され、それにより積分項Ｉ＿ｔｉの飽和（過小化）が防止されるとともに、暫定値ＦＢ＿ｔｉＴは、その絶対値がより小さな値に算出され、下限値ＬＯＬＭＴ＿ｔｉに漸近する。
【００６７】
次に、図８および図９を参照しながら、筒内噴射時期を制御するための噴射時期制御処理について説明する。本処理は、ＴＤＣ信号の発生に同期して実行される。まず、図８のステップ３１では、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＴＲＥＱに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、基本噴射時期ＴＩＢＡＳＥを算出する。この基本噴射時期ＴＩＢＡＳＥは、筒内噴射時期ＴＩＮＪの基本値であり、上記のマップでは、圧縮行程におけるタイミングに設定されている。次いで、図５のステップ１２と同様、目標角θＰＣＭＤから、最大筒内圧角θＰＭＡＸを減算することによって、筒内圧角偏差ＤＥθを算出する（ステップ３２）。
【００６８】
次に、筒内圧角偏差の絶対値｜ＤＥθ｜に応じ、前述した図７に示すマップを検索することによって、重み係数ＫＷ＿ｔｉを算出する（ステップ３３）とともに、算出された重み係数ＫＥ＿ｔｉを、上記ステップ３２で算出された筒内圧角偏差ＤＥθに乗算することによって、第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｔｉを算出する（ステップ３４）。ステップ３４に続くステップ３５以降では、前述したＦ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉを、算出された第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｔｉに応じて算出する。このステップ３５以降の処理が、図６を用いて説明したＦ／Ｂ補正項算出部によるＦ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉの算出に相当する。
【００６９】
まず、ステップ３５では、ステップ３４で算出された第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｔｉに、比例項ゲインＫＰ＿ｔｉを乗算することによって、比例項Ｐ＿ｔｉを算出する。次いで、そのときに得られている補正項偏差ＤＦＢＺ＿ｔｉに比例項ゲインＫＰ＿ｔｉの逆数を乗算した値、すなわち補正項偏差除算値ＤＦＢＺ＿ｔｉ／ＫＰ＿ｔｉを、第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｔｉから減算することによって、第２補正後偏差ＣＤＥθ２＿ｔｉを算出する（ステップ３６）。
【００７０】
次に、そのときに得られている補正後偏差積分値ＩＣＤＥθ＿ｔｉを、その前回値ＩＣＤＥθ＿ｔｉＺにシフトする（ステップ３７）とともに、この補正後偏差積分値の前回値ＩＣＤＥθ＿ｔｉＺに、上記ステップ３６で算出された第２補正後偏差ＣＤＥθ２＿ｔｉを加算することによって、補正後偏差積分値の今回値ＩＣＤＥθ＿ｔｉを算出する（ステップ３８）。次いで、このステップ３８で算出された補正後偏差積分値ＩＣＤＥθ＿ｔｉに、積分項ゲインＫＩ＿ｔｉを乗算することによって、積分項Ｉ＿ｔｉを算出する（ステップ３９）とともに、上記ステップ３５で算出された比例項Ｐ＿ｔｉと、ステップ３９で算出された積分項Ｉ＿ｔｉとの和を、Ｆ／Ｂ補正項の暫定値ＦＢ＿ｔｉＴとして算出する（ステップ４０）。
【００７１】
ステップ４０に続く図９のステップ４１および４２ではそれぞれ、エンジン回転数ＮＥおよび図示平均有効圧力ＩＭＥＰに応じ、前述した上限値マップおよび下限値マップを検索することによって、上限値ＨＩＬＭＴ＿ｔｉおよび下限値ＬＯＬＭＴ＿ｔｉを算出する。また、ステップ４２に続くステップ４３〜４７では、ステップ４１および４２でそれぞれ算出された上限値ＨＩＬＭＴ＿ｔｉおよび下限値ＬＯＬＭＴ＿ｔｉを用いて、上記ステップ４０で算出された暫定値ＦＢ＿ｔｉＴに、前述したリミット処理を施す。
【００７２】
まず、ステップ４３では、暫定値ＦＢ＿ｔｉＴが上限値ＨＩＬＭＴ＿ｔｉ以下であるか否かを判別する。この答がＮＯで、暫定値ＦＢ＿ｔｉＴが上限値ＨＩＬＭＴ＿ｔｉよりも大きいときには、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉを上限値ＨＩＬＭＴ＿ｔｉに設定し（ステップ４４）、ステップ４８に進む。
【００７３】
一方、上記ステップ４３の答がＹＥＳで、ＦＢ＿ｔｉＴ≦ＨＩＬＭＴ＿ｔｉのときには、暫定値ＦＢ＿ｔｉＴが下限値ＬＯＬＭＴ＿ｔｉ以上であるか否かを判別する（ステップ４５）。この答がＮＯで、暫定値ＦＢ＿ｔｉＴが下限値ＬＯＬＭＴ＿ｔｉよりも小さいときには、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉを下限値ＬＯＬＭＴ＿ｔｉに設定し（ステップ４６）、ステップ４８に進む。
【００７４】
一方、ステップ４５の答がＹＥＳのとき、すなわち、暫定値ＦＢ＿ｔｉＴが上限値ＨＩＬＭＴ＿ｔｉ以下で、かつ下限値ＬＯＬＭＴ＿ｔｉ以上のときには、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉを暫定値ＦＢ＿ｔｉＴに設定し（ステップ４７）、ステップ４８に進む。
【００７５】
このステップ４８では、上記ステップ４４、４６または４７で設定されたＦ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉを、図８のステップ３１で算出された基本噴射時期ＴＩＢＡＳＥに加算することによって、筒内噴射時期ＴＩＮＪを算出する。次いで、暫定値ＦＢ＿ｔｉＴからＦ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉを減算することによって、補正項偏差ＤＦＢＺ＿ｔｉを算出し（ステップ４９）、本処理を終了する。
【００７６】
上記ステップ４８により筒内噴射時期ＴＩＮＪが算出されると、算出された筒内噴射時期ＴＩＮＪのタイミングで、筒内燃料噴射弁１２から燃料が噴射される。
【００７７】
次に、図１０を参照しながら、点火プラグ１０による点火時期を制御するための点火時期制御処理について説明する。本処理は、ＴＤＣ信号の発生に同期して実行される。また、本処理では、上述した噴射時期制御処理とまったく同じ手法によって、点火時期が制御される。
【００７８】
まず、図１０のステップ５１では、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＴＲＥＱに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、基本点火時期ＩＧＢＡＳＥを算出する。この基本点火時期ＩＧＢＡＳＥは、点火時期ＩＧＬＯＧの基本値であり、上記のマップでは、前述した基本噴射時期ＴＩＢＡＳＥよりも遅角側の圧縮行程におけるタイミングに設定されている。次いで、図５のステップ１２と同様、目標角θＰＣＭＤから最大筒内圧角θＰＭＡＸを減算することによって、筒内圧角偏差ＤＥθを算出する（ステップ５２）。
【００７９】
次に、筒内圧角偏差の絶対値｜ＤＥθ｜に応じ、図１２に示すマップを検索することによって、重み係数ＫＷ＿ｉｇを算出する（ステップ５３）。このマップでは、重み係数ＫＷ＿ｉｇは、前述した重み係数ＫＷ＿ｔｉと同様、筒内圧角偏差の絶対値｜ＤＥθ｜が値０のときには、値０に設定されており、筒内圧角偏差の絶対値｜ＤＥθ｜が大きいほど、より大きな値に設定されている。また、重み係数ＫＷ＿ｉｇは、全体として、前述した目標ＥＧＲガス量ＥＧＲＣＭＤの算出に用いられる重み係数ＫＷ＿ｅｇｒよりも小さな値に設定されている。次いで、上記ステップ５２で算出された筒内圧角偏差ＤＥθに、ステップ５３で算出された重み係数ＫＷ＿ｉｇを乗算することによって、第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｉｇを算出する（ステップ５４）。
【００８０】
続くステップ５５以降では、算出された第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｉｇに応じてＦ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｉｇを算出する。まず、ステップ５５では、上記ステップ５４で算出された第１補正後偏差ＣＤＥθ＿ｉｇに、所定の比例項ゲインＫＰ＿ｉｇを乗算することによって、比例項Ｐ＿ｉｇを算出する。次いで、そのときに得られている補正項偏差ＤＦＢＺ＿ｉｇに、比例項ゲインＫＰ＿ｉｇの逆数を乗算した値である補正項偏差除算値ＤＦＢＺ＿ｉｇ／ＫＰ＿ｉｇを、第１補正後偏差ＣＤＥθ＿ｉｇから減算することによって、第２補正後偏差ＣＤＥθ２＿ｉｇを算出する（ステップ５６）。
【００８１】
次に、そのときに得られている補正後偏差積分値ＩＣＤＥθ＿ｉｇを、その前回値ＩＣＤＥθ＿ｉｇＺにシフトする（ステップ５７）とともに、この補正後偏差積分値の前回値ＩＣＤＥθ＿ｉｇＺに、上記ステップ５６で算出された第２補正後偏差ＣＤＥθ２＿ｉｇを加算することによって、補正後偏差積分値の今回値ＩＣＤＥθ＿ｉｇを算出する（ステップ５８）。次いで、このステップ５８で算出された補正後偏差積分値ＩＣＤＥθ＿ｉｇに、所定の積分項ゲインＫＩ＿ｉｇを乗算することによって、積分項Ｉ＿ｉｇを算出する（ステップ５９）とともに、上記ステップ５５で算出された比例項Ｐ＿ｉｇと、ステップ５９で算出された積分項Ｉ＿ｉｇとの和を、Ｆ／Ｂ補正項の暫定値ＦＢ＿ｉｇＴとして算出する（ステップ６０）。
【００８２】
ステップ６０に続く図１１のステップ６１および６２ではそれぞれ、エンジン回転数ＮＥおよび図示平均有効圧力ＩＭＥＰに応じ、所定の上限値マップおよび下限値マップ（いずれも図示せず）を検索することによって、上限値ＨＩＬＭＴ＿ｉｇおよび下限値ＬＯＬＭＴ＿ｉｇを算出する。算出された上限値ＨＩＬＭＴ＿ｉｇおよび下限値ＬＯＬＭＴ＿ｉｇはそれぞれ、前述した筒内噴射時期の制御に用いられる上限値ＨＩＬＭＴ＿ｔｉおよび下限値ＬＯＬＭＴ＿ｔｉと同様、正値および負値である。
【００８３】
また、ステップ６２に続くステップ６３〜６７では、図８のステップ４３〜４７と同様、ステップ６１および６２でそれぞれ算出された上限値ＨＩＬＭＴ＿ｉｇおよび下限値ＬＯＬＭＴ＿ｉｇを用いて、上記ステップ６０で算出された暫定値ＦＢ＿ｉｇＴに、リミット処理を施す。まず、ステップ６３では、暫定値ＦＢ＿ｉｇＴが上限値ＨＩＬＭＴ＿ｉｇ以下であるか否かを判別する。この答がＮＯで、暫定値ＦＢ＿ｉｇＴが上限値ＨＩＬＭＴ＿ｉｇよりも大きいときには、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｉｇを上限値ＨＩＬＭＴ＿ｉｇに設定し（ステップ６４）、ステップ６８に進む。
【００８４】
一方、上記ステップ６３の答がＹＥＳで、ＦＢ＿ｉｇＴ≦ＨＩＬＭＴ＿ｉｇのときには、暫定値ＦＢ＿ｉｇＴが下限値ＬＯＬＭＴ＿ｉｇ以上であるか否かを判別する（ステップ６５）。この答がＮＯで、暫定値ＦＢ＿ｉｇＴが下限値ＬＯＬＭＴ＿ｉｇよりも小さいときには、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｉｇを下限値ＬＯＬＭＴ＿ｉｇに設定し（ステップ６６）、ステップ６８に進む。
【００８５】
一方、ステップ６５の答がＹＥＳのとき、すなわち、暫定値ＦＢ＿ｉｇＴが上限値ＨＩＬＭＴ＿ｉｇ以下で、かつ下限値ＬＯＬＭＴ＿ｉｇ以上のときには、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｉｇを暫定値ＦＢ＿ｉｇＴに設定し（ステップ６７）、ステップ６８に進む。
【００８６】
このステップ６８では、上記ステップ６４、６６または６７で設定されたＦ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｉｇを、図１０のステップ５１で算出された基本点火時期ＩＧＢＡＳＥに加算することによって、点火時期ＩＧＬＯＧを算出する。次いで、暫定値ＦＢ＿ｉｇＴからＦ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｉｇを減算することによって、補正項偏差ＤＦＢＺ＿ｉｇを算出し（ステップ６９）、本処理を終了する。
【００８７】
上記ステップ６８により点火時期ＩＧＬＯＧが算出されると、算出された点火時期ＩＧＬＯＧのタイミングで、点火プラグ１０による放電が実行され、混合気の点火が行われる。
【００８８】
以上のように、点火時期制御処理においても、噴射時期制御処理の場合と同様、Ｆ／Ｂ補正項の暫定値ＦＢ＿ｉｇＴに、リミット処理を施すことによって、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｉｇが、上限値ＨＩＬＭＴ＿ｉｇ以下で、かつ、下限値ＬＯＬＭＴ＿ｉｇ以上の値に制限される（図１１のステップ６３〜６７）。また、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｉｇが制限されておらず（ステップ６３および６５：ＹＥＳ）、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｉｇが暫定値ＦＢ＿ｉｇＴに設定されている（ステップ６７）ときには、補正項偏差ＤＦＢＺ＿ｉｇは値０になる（ステップ６９）。その結果、第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｉｇが、補正されずにそのまま第２補正後偏差ＣＤＥθ２＿ｉｇとして設定される（図１０のステップ５６）とともに、この第２補正後偏差ＣＤＥθ２＿ｉｇを用いて、積分項Ｉ＿ｉｇが算出される（ステップ５７〜５９）。以上の結果、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｉｇが制限されていないときには、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｉｇは、第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｉｇに応じたＰＩ制御アルゴリズムによって算出される（ステップ５４〜６０）。
【００８９】
一方、暫定値ＦＢ＿ｉｇＴが上限値ＨＩＬＭＴ＿ｉｇよりも大きい（ステップ６３：ＮＯ）ことにより、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｉｇが上限値ＨＩＬＭＴ＿ｉｇに制限されている（ステップ６４）ときには、補正項偏差ＤＦＢＺ＿ｉｇは、暫定値ＦＢ＿ｉｇＴと上限値ＨＩＬＭＴ＿ｉｇとの偏差（ＦＢ＿ｉｇＴ−ＨＩＬＭＴ＿ｉｇ）と等しくなる（ステップ６９）。その結果、第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｉｇが、補正項偏差除算値ＤＦＢＺ＿ｉｇ／ＫＰ＿ｉｇの減算により補正されることによって、第２補正後偏差ＣＤＥθ２＿ｉｇが算出される（ステップ５６）とともに、この第２補正後偏差ＣＤＥθ２＿ｉｇを用いて、積分項Ｉ＿ｉｇが算出される（ステップ５７〜５９）。
【００９０】
また、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｉｇが上限値ＨＩＬＭＴ＿ｉｇに制限されているときには、基本的には、最大筒内圧角θＰＭＡＸが目標角θＰＣＭＤよりも進角側にあり、それにより、筒内圧角偏差ＤＥθに重み係数ＫＷ＿ｉｇを乗算した第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｉｇは、正値になる。さらに、暫定値ＦＢ＿ｉｇＴは、最大筒内圧角θＰＭＡＸを遅角側の目標角θＰＣＭＤに収束させるために、比較的大きな正値になり、上限値ＨＩＬＭＴ＿ｉｇを上回る。この場合、暫定値ＦＢ＿ｉｇＴと上限値ＨＩＬＭＴ＿ｉｇとの偏差に基づいて算出される補正項偏差除算値ＤＦＢＺ＿ｉｇ／ＫＰ＿ｉｇは、正値になる。その結果、この補正項偏差除算値ＤＦＢＺ＿ｉｇ／ＫＰ＿ｉｇを第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｉｇから減算した第２補正後偏差ＣＤＥθ２＿ｉｇは、第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｉｇよりも小さくなる。これにより、第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｉｇをそのまま用いた場合と比較して、積分項Ｉ＿ｉｇがより小さな値に算出されることで、積分項Ｉ＿ｉｇの飽和（過大化）が防止されるとともに、暫定値ＦＢ＿ｉｇＴは、より小さな値に算出され、上限値ＨＩＬＭＴ＿ｉｇに漸近する。
【００９１】
一方、暫定値ＦＢ＿ｉｇＴが下限値ＬＯＬＭＴ＿ｉｇよりも小さい（ステップ６５：ＮＯ）ことにより、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｉｇが下限値ＬＯＬＭＴ＿ｉｇに制限されている（ステップ６６）ときには、補正項偏差ＤＦＢＺ＿ｉｇは、暫定値ＦＢ＿ｉｇＴと下限値ＬＯＬＭＴ＿ｉｇとの偏差（ＦＢ＿ｉｇＴ−ＨＩＬＭＴ＿ｉｇ）と等しくなる（ステップ６９）。その結果、第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｉｇが、補正項偏差除算値（ＤＦＢＺ＿ｉｇ／ＫＰ＿ｉｇ）の減算により補正されることによって、第２補正後偏差ＣＤＥθ２＿ｉｇが算出される（ステップ５６）とともに、この第２補正後偏差ＣＤＥθ２＿ｉｇを用いて、積分項Ｉ＿ｉｇが算出される（ステップ５７〜５９）。
【００９２】
また、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｉｇが下限値ＬＯＬＭＴ＿ｉｇに制限されているときには、基本的には、最大筒内圧角θＰＭＡＸが目標角θＰＣＭＤよりも遅角側であり、それにより、第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｉｇは、負値になる。さらに、暫定値ＦＢ＿ｉｇＴは、最大筒内圧角θＰＭＡＸを進角側の目標角θＰＣＭＤに収束させるために、絶対値が比較的大きな負値になり、下限値ＬＯＬＭＴ＿ｉｇを下回る。この場合、暫定値ＦＢ＿ｉｇＴと下限値ＬＯＬＭＴ＿ｉｇとの偏差に基づいて算出される補正項偏差除算値ＤＦＢＺ＿ｉｇ／ＫＰ＿ｉｇは、負値になる。その結果、この補正項偏差除算値ＤＦＢＺ＿ｉｇ／ＫＰ＿ｉｇを第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｉｇから減算した第２補正後偏差ＣＤＥθ２＿ｉｇは、その絶対値が、第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｉｇよりも小さくなる。これにより、第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｉｇをそのまま用いて算出した場合と比較して、積分項Ｉ＿ｉｇは、その絶対値がより小さな値に算出され、それにより積分項Ｉ＿ｉｇの飽和（過小化）が防止されるとともに、暫定値ＦＢ＿ｉｇＴは、その絶対値がより小さな値に算出され、下限値ＬＯＬＭＴ＿ｉｇに漸近する。
【００９３】
また、本実施形態における各種の要素と、本発明における各種の要素との対応関係は、次のとおりである。すなわち、本実施形態におけるクランク角センサ３１および筒内圧センサ３４が、本発明における燃焼状態パラメータ検出手段および出力パラメータ検出手段に相当する。また、本実施形態におけるＥＣＵ２が、本発明における燃焼状態パラメータ検出手段、目標値設定手段、ＥＧＲ制御パラメータ算出手段、噴射時期制御パラメータ算出手段、点火時期制御パラメータ算出手段、制限手段、出力パラメータ検出手段、制限値設定手段、偏差算出手段、および重み設定手段に相当する。
【００９４】
さらに、本実施形態における最大筒内圧角θＰＭＡＸ、目標角θＰＣＭＤおよび筒内圧角偏差ＤＥθが、本発明における燃焼状態パラメータ、目標値および偏差にそれぞれ相当するとともに、本実施形態におけるＦ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｅｇｒ、ＦＢ＿ｔｉおよびＦＢ＿ｉｇが、本発明におけるＥＧＲ制御パラメータ、噴射時期制御パラメータおよび点火時期制御パラメータにそれぞれ相当する。また、本実施形態における上限値ＨＩＬＭＴ＿ｔｉ，ＨＩＬＭＴ＿ｉｇおよび下限値ＬＯＬＭＴ＿ｔｉ，ＬＯＬＭＴ＿ｉｇが、本発明における制限値に相当するとともに、本実施形態における補正項偏差ＤＦＢＺ＿ｔｉおよびＤＦＢＺ＿ｉｇが、本発明における偏差パラメータに相当する。さらに、本実施形態におけるエンジン回転数ＮＥおよび図示平均有効圧力ＩＭＥＰが、本発明における出力パラメータに相当するとともに、本実施形態における重み係数ＫＷ＿ｅｇｒ、ＫＷ＿ｔｉおよびＫＷ＿ｉｇが、本発明におけるＥＧＲ制御パラメータ、噴射時期制御パラメータおよび点火時期制御パラメータに対する偏差の重みにそれぞれ相当する。
【００９５】
以上のように、本実施形態によれば、火種自己着火燃焼モードにおいて、内部ＥＧＲガス量、筒内噴射時期および点火時期をそれぞれ制御するためのＦ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｅｇｒ、ＦＢ＿ｔｉおよびＦＢ＿ｉｇがいずれも、筒内圧角偏差ＤＥθに応じたＰＩ制御アルゴリズムによって、最大筒内圧角θＰＭＡＸを目標角θＰＣＭＤに収束させるように、算出される。したがって、内部ＥＧＲガス量、筒内噴射時期および点火時期を、エンジン３の実際の燃焼状態に応じて適切に制御することができ、それにより、エンジン３の良好な燃焼状態を得ることができる。また、この場合、ＰＩ制御アルゴリズムを用いるので、目標角θＰＣＭＤに対する最大筒内圧角θＰＭＡＸの定常偏差を抑制することができる。
【００９６】
さらに、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉが、上限値ＨＩＬＭＴ＿ｔｉおよび下限値ＬＯＬＭＴ＿ｔｉで規定される範囲内に制限されるとともに、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｉｇが、上限値ＨＩＬＭＴ＿ｉｇおよび下限値ＬＯＬＭＴ＿ｉｇで規定される範囲内に制限される。これにより、過度に補正された筒内噴射時期ＴＩＮＪおよび点火時期ＩＧＬＯＧが用いられるのを防止でき、したがって、エンジン３の良好な排ガス特性を得ることができる。また、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｅｇｒについては、この制限にかかわらず、最大筒内圧角θＰＭＡＸおよび目標角θＰＣＭＤに応じた値を用いるので、エンジン３の良好な燃焼状態を確保することができる。
【００９７】
さらに、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉおよびＦＢ＿ｉｇの制限中、第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｔｉおよびＣＤＥθ１＿ｉｇをそのまま用いずに、第１補正後偏差ＣＤＥθ１＿ｔｉおよびＣＤＥθ１＿ｉｇを、補正項偏差ＤＦＢＺ＿ｔｉおよびＤＦＢＺ＿ｉｇでそれぞれ補正した第２補正後偏差ＣＤＥθ２＿ｔｉおよびＣＤＥθ２＿ｉｇを用いて、積分項Ｉ＿ｔｉおよびＩ＿ｉｇが算出される。これにより、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉおよびＦＢ＿ｉｇの制限中、積分項Ｉ＿ｔｉおよびＩ＿ｉｇの飽和を防止することができるので、この制限が終了したときに、筒内噴射時期および点火時期を、最大筒内圧角θＰＭＡＸおよび目標角θＰＣＭＤに応じて適切に制御することができ、ひいては、エンジン３の良好な燃焼状態を得ることができる。同じ理由により、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉおよびＦＢ＿ｉｇの制限中に、暫定値ＦＢ＿ｔｉＴを、上限値ＨＩＬＭＴ＿ｔｉまたは下限値ＬＯＬＭＴ＿ｔｉに漸近させることができるとともに、暫定値ＦＢ＿ｉｇＴを、上限値ＨＩＬＭＴ＿ｉｇまたは下限値ＬＯＬＭＴ＿ｉｇに漸近させることができるので、この制限を迅速に終了させることができる。
【００９８】
また、上限値ＨＩＬＭＴ＿ｔｉ，ＨＩＬＭＴ＿ｉｇおよび下限値ＬＯＬＭＴ＿ｔｉ，ＬＯＬＭＴ＿ｉｇを、エンジン回転数ＮＥおよび図示平均有効圧力ＩＭＥＰに応じて算出するので、これらの上限値ＨＩＬＭＴ＿ｔｉ，ＨＩＬＭＴ＿ｉｇおよび下限値ＬＯＬＭＴ＿ｔｉ，ＬＯＬＭＴ＿ｉｇによる制限を、そのときのエンジン３の実際の出力に応じて適切に行うことができる。
【００９９】
さらに、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｅｇｒに対する筒内圧角偏差ＤＥθの重みを表す重み係数ＫＷ＿ｅｇｒが、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉおよびＦＢ＿ｉｇに対する筒内圧角偏差ＤＥθの重みをそれぞれ表す重み係数ＫＷ＿ｔｉおよびＫＷ＿ｉｇよりも大きな値に設定される。これにより、火種自己着火燃焼モードにおいて重要なパラメータである内部ＥＧＲガス量を制御するためのＦ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｅｇｒに、筒内圧角偏差ＤＥθを十分に反映させることができるので、エンジン３の良好な燃焼状態を確実に得ることができる。また、重み係数ＫＷ＿ｔｉおよびＫＷ＿ｉｇは、筒内圧角偏差の絶対値｜ＤＥθ｜が大きいほど、より大きな値に設定される。これにより、最大筒内圧角θＰＭＡＸが目標角θＰＣＭＤと大きく異なっているときに、前者θＰＭＡＸを後者θＰＣＭＤに迅速に収束させることができるとともに、両者θＰＭＡＸ，θＰＣＭＤの差が小さいときに、筒内噴射時期ＴＩＮＪおよび点火時期ＩＧＬＯＧが筒内圧角偏差ＤＥθに応じて過度に補正されることによる燃費および排ガス特性の悪化を防止することができる。
【０１００】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、内部ＥＧＲガス量を変更するために、排気弁５のバルブタイミングを無段階に変更する排気側動弁機構７を用いているが、内部ＥＧＲガス量を変更可能な他の適当な装置を用いてもよい。例えば、排気弁の最大揚程を無段階に変更する装置や、排気弁の最大揚程およびバルブタイミングの双方を無段階に変更する装置、排気弁の最大揚程および／またはバルブタイミングを段階的に変更する装置を用いてもよい。
【０１０１】
また、実施形態では、エンジン３の燃焼状態を表す燃焼状態パラメータとして、最大筒内圧角θＰＭＡＸを用いているが、他の適当なパラメータを用いてもよい。例えば、１燃焼サイクル中における熱発生率の最大値や、１燃焼サイクル中における熱発生量の総和でもよく、１燃焼サイクル中における筒内圧ＰＣＹＬの変化率の最大値でもよい。この場合、熱発生率および熱発生量は、例えば、本出願人が特開２０１０−０３１７４５号公報に開示した手法によって算出される。
【０１０２】
さらに、実施形態では、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｅｇｒを算出するアルゴリズムは、ＰＩ制御アルゴリズムであるが、Ｆ／Ｂ制御アルゴリズムであれば、例えば、ＰＤ制御アルゴリズムや、ＰＩＤ制御アルゴリズムなどでもよい。また、実施形態では、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉおよびＦＢ＿ｉｇを算出するアルゴリズムは、ＰＩ制御アルゴリズムであるが、積分動作を含むＦ／Ｂ制御アルゴリズムであれば、例えば、ＰＩＤ制御アルゴリズムや、ＰＩ−Ｄ制御アルゴリズム（微分先行型ＰＩＤ制御アルゴリズム）、Ｉ−ＰＤ制御アルゴリズム（比例・微分先行型ＰＩＤ制御アルゴリズム）などでもよい。
【０１０３】
さらに、実施形態では、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉおよびＦＢ＿ｉｇの双方を制限しているが、両者ＦＢ＿ｔｉおよびＦＢ＿ｉｇの一方を制限してもよい。あるいは、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｔｉおよびＦＢ＿ｉｇに代えて、筒内噴射時期ＴＩＮＪおよび点火時期ＩＧＬＯＧを制限してもよく、両者ＴＩＮＪおよびＩＧＬＯＧの一方を制限してもよい。この場合、本発明における偏差パラメータとして、筒内噴射時期ＴＩＮＪおよび／または点火時期ＩＧＬＯＧと制限値との偏差を用いて、積分項Ｉ＿ｔｉおよび／またはＩ＿ｉｇが算出される。
【０１０４】
また、実施形態では、エンジン３の出力を表す出力パラメータとして、エンジン回転数ＮＥおよび図示平均有効圧力ＩＭＥＰを用いているが、他の適当なパラメータ、例えば、エンジン３の吸入空気量や、ポート燃料噴射弁１１および筒内燃料噴射弁１２による燃料噴射量を用いてもよい。さらに、実施形態では、重み係数ＫＷ＿ｅｇｒ、ＫＷ＿ｔｉおよびＫＷ＿ｉｇを、筒内圧角偏差ＤＥθに乗算しているが、Ｆ／Ｂ補正項ＦＢ＿ｅｇｒ、ＦＢ＿ｔｉおよびＦＢ＿ｉｇにそれぞれ乗算してもよい。
【０１０５】
また、実施形態では、ポート燃料噴射弁１１および筒内燃料噴射弁１２を有するエンジン３を用いているが、筒内燃料噴射弁１２のみを有する内燃機関を用いてもよい。さらに、実施形態は、車両に搭載されたエンジン３に本発明による制御装置を適用した例であるが、制御装置は、火種自己着火燃焼モードで運転されるとともに、内部ＥＧＲガス量が変更される内燃機関であれば、他の適当なタイプのもの、例えば、クランクシャフトが鉛直方向に配置された船外機などのような船舶推進機用エンジンを含む、様々な産業用の内燃機関に適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【符号の説明】
【０１０６】
１  制御装置
２  ＥＣＵ（燃焼状態パラメータ検出手段、目標値設定手段、ＥＧＲ制御                          パラメータ算出手段、噴射時期制御パラメータ算出手段、点                          火時期制御パラメータ算出手段、制限手段、出力パラメータ                          検出手段、制限値設定手段、偏差算出手段、重み設定手段）
３  エンジン
３ａ  気筒
１０  点火プラグ
３１  クランク角センサ（燃焼状態パラメータ検出手段、出力パラメータ検                                    出手段）
３４  筒内圧センサ（燃焼状態パラメータ検出手段、出力パラメータ検出手                                段）
θＰＭＡＸ  最大筒内圧角（燃焼状態パラメータ）
θＰＣＭＤ  目標角（目標値）
ＦＢ＿ｅｇｒ  Ｆ／Ｂ補正項（ＥＧＲ制御パラメータ）
ＦＢ＿ｔｉ  Ｆ／Ｂ補正項（噴射時期制御パラメータ）
ＦＢ＿ｉｇ  Ｆ／Ｂ補正項（点火時期制御パラメータ）
ＤＥθ  筒内圧角偏差（偏差）
Ｐ＿ｔｉ  比例項
Ｐ＿ｉｇ  比例項
Ｉ＿ｔｉ  積分項
Ｉ＿ｉｇ  積分項
ＨＩＬＭＴ＿ｔｉ  上限値（制限値）
ＨＩＬＭＴ＿ｉｇ  上限値（制限値）
ＬＯＬＭＴ＿ｔｉ  下限値（制限値）
ＬＯＬＭＴ＿ｉｇ  下限値（制限値）
ＤＦＢＺ＿ｔｉ  補正項偏差（偏差パラメータ）
ＤＦＢＺ＿ｉｇ  補正項偏差（偏差パラメータ）
ＮＥ  エンジン回転数（出力パラメータ）
ＩＭＥＰ  図示平均有効圧力（出力パラメータ）
ＫＷ＿ｅｇｒ  重み係数（ＥＧＲ制御パラメータに対する偏差の重み）
ＫＷ＿ｔｉ  重み係数（噴射時期制御パラメータに対する偏差の重み）
ＫＷ＿ｉｇ  重み係数（点火時期制御パラメータに対する偏差の重み）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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